DE2804818C2 - Elektrische Heizeinrichtung - Google Patents

Description

in einem Gerät montieren und sich zugleich so ausbilden läßt, daß sie selbst eine wärmeabgebende Aufstellfläche für einen Kaffeebehälter od. dgL bildet, so daß eine zusätzliche Aufstellplatte nicht vorgesehen werden muß. Wesentlich ist vor allem, daß die Heizplate aus einer wählbaren Anzahl von unter sich gleichen und damit weitestgehend normierbaren Heizplattensegmenten zusammengesetzt ist Überdies besteht auch die Möglichkeit, die Verteilung der Heizelemente zwischen den Heizplattensegmenten nach Belieben zu variieren, beispielsweise die Heizelemente in unterschiedlichen Abständen anzuordnen oder zwischen einzelnen Heizplattensegmenten auch gar keine Heizelemente vorzusehen. Damit besteht die Möglichkeit der Anpassung an unterschiedlichste Forderungen hinsichtlich Abmessungen, Leistungsbedarf und Leistungsdichte. Die Heizplattensegmente sind erfindungsgemäß prismenförmig ausgebildet, wobei die Querschnittsform unterschiedlich gewählt werden kann. Die Herstellung kann beispielsweise durch Gießen oder durch Ablängen von entsprechend gestaltetem Stabmaterial erfolgen. Jedes der Heizplattensegmente weist eine durchgehende Bohrung auf, ein zusammenhängender Wasserdurchlaufkanal wird dadurch geschaffen, daß die einzelnen Bohrungen außerhalb der Heizplattensegmente miteinander verbunden und dabei je nach Bedarf parallel, in Reihe oder gemischt geschaltet werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden die bekannten vorteilhaften Eigenschaften von PTC-Elementen in optimaler Weise genutzt, wozu insbesondere die gegenüber Rohren mit dünnen Wandung vorgesehene Ausbildung der Wasserdurchlaufkanalabschnite in massiveren Heizplattensegmenten gehört, wobei die Verspannung gegenüber dem Verlöten bei der gattungsgemäßen Vorrichtung einen einwandfreien dauerhaften thermischen Kontakt sicherstellt.

Im einzelnen wird die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß die Heizelemente aus im wesentlichen planparallelen Plättchen aus PTC-Keramik bestehen und die Heizplattensegmente rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Heizplattensegmente sind dabei nicht unmittelbar aneinander sondern mittelbar über die Heizelemente aneinander abgestützt und orientiert, wobei eine im wesentlichen ebene Struktur resultiert. Die Heizelmente sind üblicherweise an ihren Breitseiten metallisiert und durch Löten mit Zuleitungen verbunden. Um eine Störung der Parallelanordnung zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Lötstellen an den Schmalseiten der Heizelemente vorzusehen bzw. an den einander zugewandten Flächen der Heizplattensegmente entsprechende Einsenkungen vorzusehen. Ferner empfiehlt es sich, die Heizelemente durch Einlagen aus elektrisch isolierendem und gut wärmeleitendem Material, beispielsweise aus Aluminiumoxider-Keramik von den Heizplattensegmenten zu isolieren. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs und zur Erzielung einer möglichst homogenen Erwärmung der ganzen Anordnung empfiehlt es sich, die freien Zwischenräume zwischen benachbarten Heizplattensegmenten mit einer elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden Füllmasse auszufüllen, beispielsweise mit Silikonkautschuk auszugießen.

Das Verspannen der Heizplattensegmente kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Heizplattensegmente mit miteinander fluchtenden Querbohrungen zu versehen und mittels die Querbohrungen durchsetzender Schraubbolzen zu verspannen. Selbstverständlich dürfen dabei die Querbohrungen die den Wasserdurchlaufkanal bildenden Bohrungen nicht schneiden. Um eine definierte Pressung zu erreichen, kann es sich empfehlen, die Schraubbolzen mit Federzwischenlagen auszurüsten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Heizplattensegmente an ihren Stirnseiten zumindest je eine Verbindungslasche aufweisen und durch Verbindungselemente miteinander verspannt sind, die die Laschen benachbarter Heizplattensegmente paarweise verbinden. Zu bevorzugen ist dabei eine Ausführungsform, in der an jeder Stirnseite jedes Heizplattensegments zwei Laschen vorgesehen sind. Die Laschen können mittels in Bohrungen eingesetzter Schrauben miteinander verbunden werden. Eine noch einfachere Möglichkeit besteht darin, die Verbindungselemente als die Laschen übergreifende Bügel auszuführen. Um einen besonders sicheren Sitz dieser Bügel zu erreichen, kann es sich empfehlen, an den Laschen Rastausbildunger. vorzusehen, in die die Bügel eingesetzt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel aus Federklammern bestehen, die vorzugsweise im wesentlichen U-förmig gestaltet sind und damit eine gewisse Nachgiebigkeit gewährleisten, so daß keine unkontrollierbaren Spannungen auf die Heizelmente einwirken. Wo eine in dieser Weise selbstnachgiebige Verspannung nicht gegeben ist, ggfls. aber auch zusätzlich dazu kann eine definierte Pressung der Heizelemente dadurch erreicht werden, daß zwischen zumindest einer Seite der Heizelemente und der anliegenden Fläche eines der benachbarten Heizplattensegmente eine federnde Abstützung vorgesehen ist, die selbstverständlich gleichfalls eine gute Wärmeableitung gewährleisten sollte. Eine solche federnde Abstützung kann beispielsweise in Form eines gewellten Federblechs ausgeführt werden.

Um in einfacher Weise die Verbindung zwischen den einzelnen Bohrungen zum zusammenhängenden Wasserdurchlaufkanal herzustellen, empfiehlt es sich, die Heizplattensegmente an ihren Stirnseiten mit den Bohrungen zugeordneten Anschlußstücken zu versehen.

Diese Anschlußstücke können beispielsweise die Form von einfachen Rohransätzen oder von Schlauchwellen aufweisen und angegossen, von Stabmaterial abgedreht oder in die Bohrungen eingekittet bzw. eingeklebt sein. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Verbindung in einfachster Weise durch entsprechende Schlauchabschnitte. Eine andere Möglichkeit besteht darin, auf die Stirnseiten der Heizplattensegmente starre Anschlußkappen abdichtend aufzusetzen, die den Bohrungen zugeordnete und an Zu- bzw. Ablauf angeschlossene Verbindungskanäle aufweisen. Durch die Auslegung der Verbindungskanäle wird dabei festgelegt, in welcher Weise die Bohrungen der einzelnen HeizpJattensegmente untereinander parallel bzw. in Reihe geschaltet werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung,

F i g. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand der F i g. 1,
Fig. 3den Gegenstand Her Fi g ? im Schnitt ΙΠ-ΠΙ,
Fig.4 ausschnittsweise eine andere Ausführungsform des Gegenstands der F i g. 2, und

Fig.5 ausschnittsweise eine weitere Ausführungsform des Gegenstands der F i g. 2.

Die F i g. 1 zeigt eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung, die als Heizplatte für eine Kaffeemaschine vorgesehen ist, in entsprechender Anordnung aber auch

für zahlreiche andere Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. Man erkennt deutlich, wie die Heizeinrichtung aus einer Mehrzahl prismenförmiger Heizplattensegmente 1 von rechteckigem Querschnitt aufgebaut ist, die mit parallelen einander zugewandten Flächen nebeneinander angeordnet sind. Jedes der Heizplattensegmente weist eine (in F i g. 1 nicht erkennbare) durchgehende Bohrung 2 auf, an die an beiden Stirnseiten der Heizplattensegmente 1 je ein Anschlußstück 3 angeschlossen ist. Die Bohrungen 2 sind durch auf die Anschlußstücke 3 aufgesetzte Schlauchabschnitte 4 untereinander zu einem zusammenhängenden Wasserdurchlaufkanal verbunden. Zwischen den einander zugewandten Flächen benachbarter Heizplattensegmente 1 sind Heizelemente 5 angeordnet Diese bestehen im darge- is stellten Ausführungsbeispiel aus planparallelen Plättchen aus PTC-Material, sind an ihren den Heizplattensegmenten 1 zugewandten Breitseiten metallisiert und beispielsweise durch Löten mit Zuleitungsdrähten 6 verbunden. Die Heizelemente 5 sind ferner durch beidseitig zwischengelegte Einlagen 7 aus elektrisch isolierendem, aber gut wärmeleitendem Material, beispielsweise aus Aluminiumoxid-Keramik von den Heizplattensegmenten 1 elektrisch isoliert Nicht dargestellt ist daß die verbleibenden Zwischenräume zwischen den Heizplattensegmenten 1 zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden Füllmasse, beispielsweise Silikonkautschuk, vergossen werden können. Bei der beschriebenen Anordnung sind die Heizplattensegmente 1 mit den zwischengelegten Heizelementen 5 verspannt so daß aufgrund der dadurch verursachten Flächenpressung ein hervorragender Wärmeübergang zwischen den Heizelementen 5 und dem die Bohrungen 2 durchströmenden Wasser gewährleistet ist

Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 3 sind die Heizplattensegmente 1 durch Schraubbolzen 8 miteinander verspannt die dazu vorgesehenen, miteinander fluchtenden Querbohrungen 9 der Heizplattensegmente 1 durchsetzen. Wie die F i g. 1 zeigt sind die Querbohrungen 9 so angeordnet daß sie die Bohrungen 2 nicht schneiden.

Die F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform für die Verspannung der Heizplattensegmente 1. Hier sind an den Stirnseiten der Heizplattensegmente 1 Verbindungslaschen 10 angeformt und zwar — da hier insgesamt nur zwei Heizplattensegmente 1 vorgesehen sind — an jeder Stirnseite nur eine Verbindungslasche 10. Zum Verspannen sind die Verbindungslaschen 10 der benachbarten Heizplattensegmente 1 mittels in Bohrungen 11 eingesetzter Schrauben 12 paarweise miteinander verbunden.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform sind gleichfalls Verbindungslaschen 10 an den Stirnseiten der Heizplattensegmente 1 angeformt Die Verbindung erfolgt hier mit die Verbindungslaschen 10 übergreifender Bügel, die als U-förmige Federklammern 13 ausgeführt sind und in Rastausbildungen in Form von Bohrungen 11, ggfls. auch Senkungen od. dgL eingerastet sind.

Während die Verspannung bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 schon an sich eine gewisse elastische Nachgiebigkeit aufgrund der Federklammer 13 aufweist ist die Verspannung bei den Ausfühnnigsformen gemäß den F i g. 1 bis 4 starr. Zumindest in diesem Fall, unter Umständen aber auch bei einer Anordnung gemäß F i g. 5, empfiehlt es sich, eine federnde Abstützung vorzusehen, die das Auftreten unzulässiger Spannungen an den Heizelementen 5 verhindert Eine solche federnde Abstützung ist in den F i g. 4 und 5 in Form eines gewellten Federblechs 14 dargestellt, das zugleich den Wärmeübergang zwischen Heizelement 5 und dem entsprechenden Heizplattensegment 1 herstellt.

In allen Fällen empfiehlt sich eine Ausführung der Heizplattensegmente als Gußteil bzw. aus Stabmaterial aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegerierung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

1 2 ten der Heizplattensegmente (1) starre Anschluß-Patentansprüche: kappen abdichtend aufgesetzt sind, die den Bohrungen (2) zugeordnete und an einen Zu- bzw. Ablauf

1. Elektrische Heizeinrichtung, insbesondere für angeschlossene Verbindungskanäle aufweisen.
Getränkezubereitungsmaschinen, mit mindestens ei- s

nem Heizelement und mit einem Wasserdurchlauf-

kanal, wobei das Heizelement bzw. die Heizelemente jeweils in wärmeleitender Verbindung zwischen

einander zugewandten Flächen benachbarter Ab- Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrich-

schnitte des Wasserdurchlaufkanals angeordnet io tung, insbesondere für Getränkezubereitungsmaschi-

sind, die miteinander verbunden sind, dadurch nen, mit mindestens einem Heizelement und mit einem

gekennzeichnet, daß die Abschnitte des Was- Wasserdurchlaufkanal, wobei das Heizelement bzw. die

serdurchlaufkanals als Bohrungen in prismenförmi- Heizelemente jeweils in wärmeleitender Verbindung

gen Heizplattensegmenten (1) ausgebildet sind, daß zwischen einander zugewandten Flächen benachbarter

die Heizelemente PTC-Heizelemente (5) sind und is Abschnitte des Wasserdurchlaufkanals angeordnet sind,

die PTC-Heizelemente (S) und die Heizplattenseg- die miteinander verbunden sind,

mente (1) miteinander verspannt sind. Eine derartige Heizeinrichtung ist aus der DE-OS

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 16 15 382 bekannt Sie weist Abschnitte eines Wasserkennzeichnet, daß die Heizelemente (5) aus im we- durchlaufkanals auf, die durch Rohre mit im wesentlisentlichen planparallelen Plättchen aus PTC-Kera- 20 chen ovalen Querschnitt gebildet sind, wobei jeweils mik bestehen und daß die Heizplattensegmente (1) zwischen zwei Rohren ein herkömmlicher Rohrheizkörrechteckigen Querschnitt aufweisen. per aus Umhüllungsrohr, Isolierung und in dieser einge-

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- lagerter Häzdrahtwendel angeordnet und mit den durch gekennzeichnet daß die Heizelemente (5) Rohrabsjhnitten des Wasserdurchlaufkanals verdurch Einlagen (7) aus elektrisch isolierendem und 25 schweißt ist Die Rohrabschnitte sind dabei in bestimmgut wärmeleitendem Material von den Heizplatten- ter Weise miteinander verbunden, damit ört'iche Übersegmenten (1) isoliert sind. hitzungen m>t mit dieser verbundener nachteiligen FoI-

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 gen vermieden werden.

bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die freien Zwi- Die DE-OS 25 21 754 zeigt ein Strangpreßprofil, in

schenräume zwischen benachbarten Heizplatten- 30 dem sowohl der Wasserdurchlaufkanal, als auch ein

Segmenten (1) mit einer elektrisch isolierenden und Hohlraum zur Aufnahme eines Widerstandsheizdrahtes

gut wärmeleitenden Füllmasse ausgefüllt sind. und der diesen isolierenden Isoliermasse ausgebildet ist

5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 Bei der DE-AS 12 32 720 sind Wasserkanäle aufweisenbis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Heizplatten- de Kunststoffblöcke, wobei die Heizwendeln in den segmente (1) miteinander fluchtende Querbohrun- 35 Wasserkanälen angeordnet sind, miteinander verspannt, gen (9) aufweisen und mittels die Querbohrungen (9) wobei zwischen Blöcken im Bereich von deren jeweilidurchsetzender Schraubbolzen (8) verspannt sind. gen Wasserkanäle verbindenden Querbohrungen diese

6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 dichtende Dichtscheiben angeordnet sind.

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten- . Der Erfindung liegt ausgehend vom gattungsgemä-

segmente (1) an ihren Stirnseiten zumindest je eine 40 ßen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

Verbindungslasche (10) aufweisen und durch Ver- richtung zu schaffen, die bei verbessertem, thermischen

bindungselemente (12, 13) die die Verbindungsla- Wirkungsgrad und einfacher sowie kostengünstiger

sehen (10) benachbarter Heizplattensegmente (1) Herstellung und Montage örtliche Überhitzungen in

paarweise verbinden, miteinander verspannt sind. den Wasserdurchlaufkanälen ohne weiteres vermeidet.

7. Heizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- 45 Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei eikennzeichnet, daß die Verbindungslaschen (10) mit ner Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch ge-Bohrungen (11) versehen und mittels in die Bohrun- löst daß die Abschnitte des Waserdurchlaufkanals als gen (11) eingesetzter Schrauben (12) verbunden sind. Bohrungen in prismenförmigen Heizplattensegmenten

8. Heizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- ausgebildet sind, daß die Heizelemente PTC-Heizelekennzeichnet, daß die Verbindungselemente aus die 50 mente sind und die PTC-Heizelemente und die Heiz-Verbindungslaschen (10) übergreifenden Bügel be- plattensegmente miteinander verspannt sind.

stehen. PTC-Elemente sind an sich bekannt Die Erfindung

9. Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- erschöpft sich aber nicht lediglich im Ersatz des herkennzeichnet, daß die Bügel aus vorzugsweise im kömmlichen Heizelements beim gattungsgemäßen Gewesentlichen U-förmigen Federklammern (13) be- 55 genstand, sondern schlägt eine vorteilhafte konstruktive stehen. Anpassung des gesamten Heizkörpers an die Verwen-

10. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 dung von PTC-Elementen vor.

bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumin- Erfindungsgemäß wird damit die Heizeinrichtung aus

dest einer Seite der Heizelemente (5) und der anlie- einer wählbaren Vielzahl von unter sich gleichartigen

genden Fläche eines der benachbarten Heizplatten- eo Heizplattensegmenten zusammengesetzt, wobei sand-

segmente(l) eine federnde Abstützung (14) vorgese- wichartig zwischen benachbarten Heizplattensegmen-

hen ist. ten jeweils die Heizelemente angeordnet sind und auf-

11. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 grund der Verspannung des ganzen Gebildes in optimabis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten- len thermischen Kontakt mit den Heizplattensegmenten segmente (1) an ihren Stirnseiten den Bohrungen (2) 65 und damit auch mit dem die Heizplattensegemente zugeordnete Anschlußstücke (3) aufweisen. durchziehenden Wasserdurchlaufkanal stehen. Das gan-

12. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 ze Gebilde aus Heizplattensegmenten und Heizelemenbis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirnsei- ten bildet eine Heizplatte, die sich in einfachster Weise